Полезные бактерии – откройте двери!

Коммуна полезных для человеческого организма бактерий, живущих в нашем кишечнике (известная также как микрофлора кишечника или кишечный микробиом), имеет важное значение для развития и функционирования иммунной системы. Появляется все больше доказательств того, что некоторые пробиотики – лекарства, которые доставляют полезные бактерии в кишечник, – могут помочь облегчить симптомы кишечных расстройств, например болезни Крона. Изучая взаимосвязь между генетическими факторами риска болезни Крона и бактериями, населяющими кишечник, исследователи из Калифорнийского технологического института открыли новую потенциальную причину этого расстройства у некоторых пациентов – информация, которая может привести к прорыву в области терапии пробиотиками и персонализированной медицины.

Результаты были опубликованы 5 мая в журнале «Science».

Ранее ученые обнаружили, что у пациентов с болезнью Крона часто наблюдаются изменения как в геноме, так и в их кишечной микрофлоре – группе разнообразных бактерий, которые персистируют в кишечнике. Более 200 генов были определены как имеющие определенную роль в предрасположенности к болезни Крона. На протяжении многих лет исследователи считали, что эти гены (которые в норме обычно регулируют нахождение патогенных бактерий и развертывание иммунного ответа с целью уничтожения нежелательных микробов) при наличии дефектов позволяют патогенным бактериям выжить, те размножаются в кишечнике и приводят к болезни.

«Хотя мы считаем, что все вышесказанное – правда, в данном исследовании мы ставили цель изучить, не участвуют ли некоторые из генов, которые играют важную роль в определении патогенных бактерий, также и в распознавании полезных бактерий для содействия иммунной системе, – рассказывает ведущий автор исследования  Hiutung Chu, докторант в области биологии и биологической инженерии в Калифорнийском технологическом институте. – Как правило, сигналы от этих полезных синантропных микробов способствуют развитию противовоспалительной реакции, которая уменьшает проявления заболевания. Тем не менее, мутации в генах, распознающих и реагирующих на патогенные бактерии, также ухудшают и реакцию на полезные бактерии. Так что это своего рода новый взгляд на существующую догму».

Для того чтобы понять, как происходит этот процесс, Hiutung Chu и ее коллеги из лаборатории Sarkis Mazmanian разработали дизайн нескольких экспериментов, в которых рассмотрели, как генетические мутации могут нарушать благотворные для иммунной системы эффекты самой известной из полезных бактерий, Bacteroides fragilis. Исследователи проверили свою новую теорию, пролечив Bacteroides fragilis мышей, имеющих не функционирующие версии двух генов, которые, как известно, играют определенную роль в риске развития болезни Крона, – ATG16L1 и NOD2.

Исследователи обнаружили, что в случае, когда отсутствовал только один из этих двух генов, мыши оказались неспособны продуцировать защищающие от болезни иммунные клетки под названием регуляторные Т-клетки в ответ на Bacteroides fragilis – и что даже после курса лечения Bacteroides fragilis симптоматика болезни кишечника у ATG16L1-дефицитных мышей оставалась без динамики.

Затем Hiutung Chu и Mazmanian получили образцы крови у здоровых пациентов и пациентов с болезнью Крона в Cedars-Sinai Medical Center в Лос-Анджелесе. «Как мы можем видеть по результатам работы, иммунные клетки одних пациентов отвечали на лечение Bacteroides fragilis, в то время как иммунные клетки других пациентов вообще не реагировали, – рассказывает Hiutung Chu. – Поскольку клетки из Cedars-Sinai Medical Center были уже генотипированы, мы смогли сопоставить наши результаты с генотипами пациентов: иммунные клетки от лиц с нормальной версией ATG16L1 ответили на лечение, а клетки от пациентов, которые имели видоизмененный вариант гена, не показали противовоспалительного ответа на лечение Bacteroides fragilis».

Mazmanian объясняет, что результаты исследования свидетельствуют о том, что дефектные версии этих генов могут привести к развитию болезни Крона двумя различными способами: такие клетки будут не в состоянии оказать помощь в уничтожении патогенных бактерий и, одновременно, будут нарушать передачу полезных иммунных сигналов и от «хороших» бактерий.

 

Эта работа показывает важную связь между геномом и микрофлорой кишечника – и ее результаты могут в один прекрасный день также быть использованы для усовершенствования использования пробиотиков в клинических исследованиях, считает Mazmanian. «К примеру, в нашей предыдущей работе мы предложили использовать Bacteroides fragilis в качестве пробиотика для лечения некоторых заболеваний. Наше новое исследование предполагает, что существуют определенные группы населения, которые не получат эффекта от этого лечения, потому что у них есть специфическая генетическая предрасположенность, мешающая развиться лечебному воздействию Bacteroides fragilis, – отмечает он. – В текущий момент клинические исследования не определяют, какие именно группы пациентов могли бы лучше всего отреагировать на предлагаемое лечение, но наши эксперименты на мышах показывают, что, теоретически, мы могли бы разработать дизайн клинических исследований, который будет более эффективным».



Piluli - Медицина от А до Я.